ВСПОМНИЛИ О ГеоЭС (геотермальные электростанции)

В России создано геотермальное машиностроение.Доля альтернативной энергии, в том числе геотермальной, в ближайшем будущем не будет иметь большого значения в энергопотреблении планеты. Но есть страны, где подземное тепло Земли уже обеспечивает значительную часть энергобаланса. Классическими примерами служат Исландия и Новая Зеландия. Последняя, наряду с Камчаткой и Курильскими островами, входит в район под названием “Тихоокеанское огненное кольцо”, где ресурсы геотермальной энергии в избытке.

 

На Камчатке в 60-е годы были построены две геотермальные электростанции (ГеоЭС). Но потом на долгие 30-40 лет наступил перерыв и ставка была сделана на дешёвое привозное жидкое топливо. В современных условиях, когда это топливо резко подорожало и на полуострове наблюдается перманентный энергетический кризис, про геотермальную электроэнергетику снова вспомнили. На склонах вулкана Мутновский, где геологоразведочные работы на большом геотермальном поле были проведены ещё во времена СССР, работают пять энергоблоков. Это опытно-промышленная Верхне-Мутновская мощностью 12 Мвт (три блока по 4 Мвт) и Мутновская ГеоЭС мощностью 50 Мвт (два блока по 25 Мвт). Последняя стала самой мощной ГеоЭС России и вошла в число крупнейших геотермальных электростанций мира. В отличие от других ГеоЭС Мутновская вобрала в себя последние достижения научно-технического прогресса, в том числе из атомной ромышленности и космической связи. Это не удивительно: идейным вдохновителем и организатором всего Мутновского геотермального проекта является профессор МЭИ Олег Поваров, который известен своими достижениями в области фундаментальных исследований двухфазных и многокомпонентных сред.Мутновская ГеоЭС – единственная в мире электростанция, контрольный мониторинг и при необходимости оперативное управление которой осуществляется из головного офиса, расположенного в 9 тыс. км от энергетического объекта. Выбор такого прогрессивного решения во многом был связан с тем, что в зимний период толщина снега вокруг электростанции и на дороге, связывающей её с “внешним миром”, достигает 5-8 м.

Поэтому между ГеоЭС, головными офисами в Петропавловске-Камчатском и Москве созданы постоянно действующие каналы космической связи.Систему космической и оптико-волоконной связи спроектировало ОКБ МЭИ, участвовавшее во всех космических проектах страны, начиная с полёта Ю. Гагарина. Система использует арендованный на спутнике “Горизонт” канал пропускной способностью 128 кбит/с. По этому каналу можно с московского ЦУП ГеоАО “Наука” простым нажатием кнопки задействовать электростанцию. Но основная задача космического канала связи – проведение мониторинга и обеспечение надёжной и эффективной работы всех агрегатов Мутновской ГеоЭС. Канал используется также для передачи e-mail, организации видеоконференций и доступа в Интернет.Всё оборудование Мутновской ГеоЭС, за исключением АСУ ТП, изготовлено на отечественных заводах, большая часть которых входит в систему ВПК и бывшего Министерства среднего машиностроения. Можно уже говорить, что в России создана новая под-отрасль промышленности и техники – геотермальная. Так, Калуж-ский турбинный завод, специализировавшийся на турбинах для атомных подводных лодок, наладил выпуск указанных выше геотермальных турбин мощностью по 4 Мвт и 25 Мвт (спроектированы совместно с МЭИ).При проектировании подачи пара на турбины электростанций, создатели ГеоЭС должны были решить две взаимосвязанные проблемы.

Ведь пароводяная смесь, поступающая по скважинам глубиной 2000-3000 м из Мутновского геотермального поля, сильно минерализована и содержит целый “букет” вредных примесей. Она содержит также такие агрессивные соединения, как сероводород, углекислый газ, аммиак, метан.Поэтому перед проектировщиками ГеоЭС стояла задача создать сепараторы-паросборники, расширители и шумоглушители. В основе создания всего этого комплекса агрегатов лежит опыт проектирования подобных устройств в атомной энергетике на принципе гравитационного эффекта осаждения жидких частиц. Компактность и низкая металлоёмкость сепараторов, изготовленных в Подольске, позволила перевезти их из Домодедова на Камчаткусамолётами Ан-124-100 “Руслан”.После сепараторов получается пар с сухостью 99,98%, который идёт на лопатки турбин. Минерализованная вода закачивается обратно в пласт. При этом исключается загрязнение окружающей среды и поддерживается необходимое давление в подземном геотермальном резервуаре.Для всей мировой геотермальной энергетики одной из важнейших задач является использование геотермальной воды с температурой 90-100°С. Впервые эту задачу решили в СССР, когда в 1965-1976 гг. на Камчатке на такой воде заработала небольшая Паратунская ГеоЭС. Принцип работы подобных ГеоЭС получил название бинарного. И сейчас его используют около тысячи различных энергетических блоков в 50 странах мира.

В нашей же стране к выработке электроэнергии на бинарном принципе возвращаются только сейчас. На Верхне-Мутновской электростанции будет установлен полностью автоматизированный четвёртый блок мощностью 6,5 Мвт, который и будет работать на низкотемпературной геотермальной воде. Сам блок имеет форму цилиндра, стены которого представляют собой конденсатор воздушного охлаждения. Ведь на склонах Мутновского вулкана практически постоянно дует ветер. Если же “случится” безветренная погода, тогда автоматиче-ски включаются вентиляторы в верхней части блока.Проводимая реформа РАО “ЕЭС России” несомненно приведёт к повышению цены на электроэнергию. Бинарные модульные электростанции могут использовать не только подземную горячую воду, но и воду котлов-утилизаторов, иных источников сбросного тепла от энергетических, металлургических, цементных и других производств. Это позволит в некоторых случаях вообще отказаться от закупки электроэнергии на оптовом рынке.

Андрей БАРАНОВСКИЙ